JP2008010474A - 記録ヘッド及び該記録ヘッドを用いた記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体基板の厚さ方向に平行な面を研磨する際の研磨精度を向上させることを課題とする。
【解決手段】 半導体基板の厚さ方向に平行な面を研磨する研磨方法であって、前記研磨の終点を、前記半導体基板に配された抵抗体の電気抵抗を測定することにより検出することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法、並びに液体吐出装置に関し、特に複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ、コンピュータ等の情報機器の出力用端末として用いられる記録装置、或いは、ＤＮＡチップ、有機トランジスタ、カラーフィルタなどの作製に用いられる装置などに適用できる液体吐出装置と、その液体吐出装置などに好適に用いられる半導体装置およびその製造方法に関する。

液体吐出装置として、インクジェットプリンタのような記録装置を例に挙げて説明する。従来の記録装置には、その記録ヘッドとして、液体吐出用のエネルギーを発生する素子となる電気熱変換素子とその電気熱変換素子を駆動する駆動部が搭載されている。また上記エネルギー発生素子としてはピエゾ型のものも提案されている。以下、電気熱変換素子を吐出エネルギー発生素子として用いる場合を例にあげて説明する。

従来のインクジェット方式の記録装置に搭載される記録ヘッドの回路構成について、この種の記録ヘッドの電気熱変換素子（ヒータ）とその駆動回路は、半導体プロセス技術を用いて同一基板上に形成することができる。

記録ヘッドのレイアウトの一例を図５に示す。これは、特許文献１に開示されているものである。一方の長辺に沿うようにして電気熱変換素子として機能する複数個のヒータ１０１が配列しており、各ヒータ１０１にはそれぞれパワートランジスタが接続している。図では、このようにして設けられる複数個のパワートランジスタの形成領域を矩形の領域１０２で示している。

図示するように、ヒータ１０１の形成領域に隣接して、パワートランジスタの形成領域１０２が配置されている。さらに駆動ロジック回路部１０３が、パワートランジスタの形成領域１０２に対し、ヒータ１０１の形成領域とは反対側で隣接して設けられている。

記録ヘッドの構成としては、記録液を吐出させるための複数の吐出エネルギー発生素子とそのリード電極をパターニング等により形成した半導体基板を有する。そして、その半導体基板上に液流路（ノズル）や共通液室を形成した樹脂製のノズル層（液流路形成層）を積層し、その上に記録液の供給口を備えた蓋体を重ねた形式のものが一般的である。

また、最近では、以下の構造も提案されている。すなわち、液流路および共通液室に加えて記録液の供給口等を一体的に設けた樹脂製の天板を射出成形等によって成形し、次いで吐出口を加工形成した後に、天板の液流路と半導体基板の吐出エネルギー発生素子とをそれぞれ対応するように位置決めする。そしてその状態で、弾性部材等によって天板を半導体基板に押圧して一体化した記録ヘッドが開発されている。

また、半導体基板の一主面上にエネルギー発生素子を形成し、その近傍にインクの吐出口を設けているが、吐出方向によりエッジシュータ方式とサイドシューター方式の２方式が行われている。エッジシュータ方式は、例えば特許文献３に記載がある。吐出口は吐出エネルギー発生素子の横方向に設けられ、サイドシューター方式では吐出口は吐出エネルギー発生素子の正面垂直方向に設けられている。
特開平０８−１０８５３６号公報 特開昭６３−３０２５２２号公報 特開平１０−０４４００７号公報

エッジシュータ型方式の記録ヘッドにおいては、インク吐出端面の精度が、インク吐出特性に大きく影響を与える。また、チップ長が長くなるにつれ、高い精度を持ったインク吐出端面を形成することが難しくなる。ここで、一般的に半導体ウエハの周縁に形成された面取り面端面を形成するために、素子形成面とは異なるウエハ側面を研磨する技術が知られている（特許文献３）。しかしながら上述したように、チップの端面を液体吐出面として用いる場合など、研磨面の均一性が更に求められる場合には、従来の面取り方法では十分な精度を得ることができなかった。

上述の課題を解決するために本発明は、半導体基板の厚さ方向に平行な面を研磨する研磨方法であって、前記研磨の終点を、前記半導体基板に配された抵抗体の電気抵抗を測定することにより検出することを特徴とする。

または、複数個の電気熱変換体と前記複数個の電気熱変換体に電流を流すための複数個のスイッチング素子とが配された第１の面と、前記電気熱変換素子に対応して配された液体吐出口の配列に平行な第２の面とを有する液体吐出装置用半導体基板の研磨方法であって、前記第２の面の研磨を行う際に、前記研磨の終点を、前記第１の面に配された抵抗体の電気抵抗を測定することにより検出することを特徴とする。

本発明によれば、半導体基板側面の研磨を高精度に行うことが可能になる。

以下の実施例では研磨を行う半導体基板が用いられる装置として液体吐出用半導体基板に関して説明する。しかしこれに限られるものではなく、特に研磨面に研磨精度が要求されるようなものであれば適用可能である。

本発明の特徴は、半導体基板の側面を研磨する研磨方法であって、研磨の終点を半導体基板に形成された抵抗体の電気抵抗を測定することにより検出するものである。これによれば、研磨面の研磨量を研磨面全体で揃えることが可能となる。ここで側面とは半導体素子が形成される主面とは異なる面で、通常、素子は形成されない半導体基板の厚さ方向に平行な面を指す。

特にエッジシュータ型の液体吐出用半導体装置に用いられる半導体基板に、本発明の研磨方法を適用すれば、電気熱変換素子として機能するヒータから吐出面までの距離が全ヒータにおいて略均一となり、吐出量のばらつきが低減される。

ここで、エッジシュータ型に用いられる半導体基板の説明をする。半導体基板は、複数個の電気熱変換体と前記複数個の電気熱変換体に電流を流すための複数個のスイッチング素子が配された第１の面を有する。そして更に、電気熱変換素子に対応して配された液体吐出口の配列に平行な第２の面とを有する。このような半導体基板の第２の面を研磨する際に、第２の面の研磨終点を、第１の面に配された抵抗体の電気抵抗を測定することにより検出する。第２の面は半導体基板の厚さ方向に平行な方向の面を用いられる。

ここで図４に、エッジシュータ型の液体吐出装置においてヒータから吐出面までの距離がばらついた例を示す。△Ｈがばらつき量である。半導体基板が大判化し、半導体基板の側面の長さが長くなるにつれて、研磨量ばらつきが大きくなる。この側面を吐出面とし、吐出面を研磨した際、図４の半導体基板側面の右側が左側と比較して多く研磨されてしまう場合がある。また逆の場合もある。これにより、吐出面となる半導体基板の側面からヒータまでの距離が図に示す右側と左側で異なってしまう。このため吐出特性に影響を与え、印刷品位を悪化させてしまう場合がある。これに対して本発明の研磨方法を用いることにより、半導体基板の側面が長くなったとしても、研磨を高精度に行うことが可能となる。

以下具体的に実施例を挙げて本発明を説明する。

（第１の実施例）
図１に第１の実施例を説明するための半導体装置の上面図を示す。本実施例においては半導体基板として液体吐出用半導体装置に用いられる構成について説明する。

半導体基板１５０において、一方の側面に沿うように複数個のヒータ１０１が配列されており、各ヒータ１０１はそれぞれパワートランジスタ（不図示）により制御される。

ヒータに対応して設けられた複数個のパワートランジスタの形成領域を矩形領域１２２で示す。図示するように、ヒータ１０１の形成領域（ヒータ部）に隣接して、パワートランジスタの形成領域１２２が配置されている。さらに、レベル変換回路などを含む一群のロジック回路を含む駆動ロジック回路部１２３が、パワートランジスタの形成領域１２２に対し、ヒータ１０１の形成領域とは反対側に隣接して配される。また、シフトレジスタ回路やラッチ回路を含む一群のロジック回路が設けられる駆動ロジック回路部１２４が、パワートランジスタの形成領域１２２に対し、ヒータ１０１の形成領域とは反対側に隣接して配される。図示していないが、駆動ロジック回路部１２３に対しては、転送クロック信号ＣＬＫや、画像データＤＡＴＡ、ラッチ信号ＬＴ、ヒート信号ＨＥの供給するための配線も接続している。ここでこれらの素子は半導体基板の第一主面に配されている。したがって、図１は素子が配された第一主面の上面図となる。そして、図１の上辺が半導体基板の側面となる。

ここで、図３に半導体基板の斜視図を示す。３０１が半導体基板の素子が形成される第一主面、３０２，３０３が側面となる。本発明の研磨方法は、３０２，３０３に適用可能であるが、少なくとも長辺側の側面３０２に適用することが好ましいものである。

さらに、半導体基板の両端でヒータ形成領域の両側に抵抗体１０３が配置されている。ここでは２箇所に抵抗体を設けているがこれ以上設けてもよい。そして、両側に配されている各抵抗体には電気抵抗を測定するために端子が２つ配されている。吐出面の研磨時に徐々に抵抗体が研磨されることにより２端子間の電気抵抗値が大きくなり、半導体基板１５０の端面の抵抗体がなくなり２端子間がオープン状態となったときを研磨の終点とする。さらにここで、抵抗体を半導体基板１５０表面に凹凸を形成しないように配するには、半導体基板の第１主面にイオン注入で形成された拡散抵抗であることが望ましい。この場合、素子配置部１２２，１２３，１２４の各素子の形成時に同時に形成されることが好ましい。また液体吐出用半導体装置としてインクジェット用記録ヘッドとして用いた場合にはインクに対する腐食性という観点からも拡散抵抗が好ましい。

また、研磨加工途中に左右の抵抗値をモニタすることで、加工の偏りを検出することもできる。抵抗体は、少なくとも側面研磨時において、ボンディングパッドを介して外部の電気抵抗測定部１２６にて電気抵抗測定可能となっている。またこの電気抵抗測定部１２６の測定結果を比較して研磨ばらつき量を得る信号処理部１２７を有する。信号処理部１２７により得られた側面両端部での研磨ばらつきを、研磨部１２８の制御を行なう研磨制御部１２９にフィードバックして、両端部の研磨条件を異ならせることにより側面全体での研磨ばらつきを低減させることが可能となる。ここで研磨条件とは、研磨を行なう場所に応じて研磨時の圧力を変更したり、半導体基板側面と研磨部との相対角度を変更するなどが考えられる。また、電気抵抗測定部と信号処理部は一体的に形成されていてもよい。また本実施例においては、抵抗体の２端子間がオープンになることを検出することにより研磨の終点を検出しているが、これに限られるものではなく、あらかじめ基準値を決めておいて、この基準値よりも抵抗が高くなった段階で研磨の終点としてもよい。

本実施例の研磨方法を用いることで、半導体基板の側面の研磨精度を向上させることが可能となる。特にエッジシュータ型の記録ヘッドに適用することにより、ヒータと吐出面との距離を吐出面の長さに関わらず高精度に揃えることが可能となる。

（第２の実施例）
次に、第２の実施例について説明する。本実施例の特徴は、抵抗体を半導体基板側面の素子形成領域（ヒータ形成領域）に渡って連続的に配置したことである。本実施例は、特に半導体基板の長さが長くなったときに有効となる。実施例１と同様の構成に関しては説明を省略する。図示はしないが、図１で説明したのと同様に、抵抗値測定部、信号制御部、研磨部、研磨制御部を用いて研磨を行う。

図２に本実施例の半導体基板の第一主面における抵抗体２０３の配置を示す。抵抗体２０３は、半導体基板側面の素子形成部にわたって連続的に配置されている。更に、抵抗体２０３は素子形成領域においてヒータ側に凸状になっており、この部分からボンディングパッドに接続されている。吐出面となる半導体基板側面の研磨加工時に、抵抗体２３０の抵抗値が徐々に大きくなり、半導体基板側面の抵抗体２３０の一部が研磨されて除去され、端子間がオープン状態となったときを研磨の終点としている。また第１の実施例と同様に、研磨加工途中に抵抗体２３０の抵抗値をモニタすることで、加工の偏りを検出することもできる。さらに、ここで、抵抗体２３０は、記録ヘッド２５０の表面の凹凸、及び、インクによる腐食を防ぐために、拡散抵抗であることが望ましい。

本実施例によれば、第１の実施例と比べて、抵抗体の抵抗測定を３端子用いて行っており、半導体基板側面の長さが長くなったときにさらに研磨精度を高めることが可能となる。

第１の実施例を説明するための半導体基板の上面図である。 第２の実施例を説明するための半導体基板の上面図である。 半導体基板の斜視図である。 半導体基板の側面研磨時に発生する研磨量のばらつきを説明するための図である。 背景技術を説明するための図面である。

符号の説明

１０１ 電気熱変換体
１０３ 拡散抵抗
１２６ 抵抗測定部
１２７ 信号処理部
１２８ 研磨部
１２９ 研磨制御部

Claims (5)

1. 半導体基板の厚さ方向に平行な面を研磨する研磨方法であって、
   前記研磨の終点を、前記半導体基板に配された抵抗体の電気抵抗を測定することにより検出することを特徴とする研磨方法。
2. 前記抵抗体は、拡散抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
3. 前記抵抗体の２端子間の電気抵抗を測定し、前記２端子間がオープンとなった状態を検出することにより、研磨の終点を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨方法。
4. 前記拡散抵抗は、前記半導体基板の一主面に半導体素子を形成する際に、同時に形成することを特徴とする請求項２に記載の研磨方法。
5. 複数個の電気熱変換体と前記複数個の電気熱変換体に電流を流すための複数個のスイッチング素子とが配された第１の面と、前記電気熱変換素子に対応して配された液体吐出口の配列に平行な第２の面と、を有する半導体基板の研磨方法であって、
   前記第２の面の研磨を行う際に、前記研磨の終点を、前記第１の面に配された抵抗体の電気抵抗を測定することにより検出することを特徴とする半導体基板の研磨方法。

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